浮動式預防性維護周期的研究

游近遠，金陽光

浙江省中西醫結合醫院設備部 （浙江杭州 310003）

預防性維護是指以預防故障為目的，通過對設備的檢查、檢測，發現故障征兆，或為防止故障發生，使其保持規定功能狀態，在故障發生之前所進行的各種維護活動[1]。預防性維護需人為規定維護周期，多數醫院采用固定周期（生命支持類與急救類設備半年1次，其他高值類或大型設備1年1次），在實際執行中，常常出現同型號設備雖然以同樣周期進行預防性維護，但是故障率截然不同的情況。這不但給臨床使用帶來困擾，也使醫工部門工作人員對預防性維護工作產生疑問：依照同樣規程管理的設備，為何產生如此不同的結果？

事實上，在相鄰領域，隨著現代化高精密、高自動化設備的應用，類似的問題已經被越來越多的人注意，并有研究者試圖通過建立模型推導并優化預防性維護決策。陶辛陽等[2]提出一種基于健康指數的預防性維護與多目標生產調度聯合模型，以健康指數逐漸衰退的單機設備為研究對象，引入役齡遞減因子與故障遞增因子，建立了設備的修復非新模型，實現了預防性維護的全局多目標決策優化。

在醫療設備管理領域，有研究者引入了基于風險分析[3-4]、層次分析[5]、模糊層次分析[6]等評估分析模型的預防性維護評價體系。但總體而言，以上方法均是基于評分表機制，即從不同方面對設備狀況進行評估取得分值后，為其規劃出一個維護周期，之后照章執行。此類方法與固定周期的預防性維護方法相比較為先進，但是過于依賴醫學工程師的主觀評分，且執行步驟較為煩瑣，在設備總數繁多、情況繁雜、人力有限的醫療機構，無法及時、靈活地調節預防性維護周期，導致評價結果并不十分精準。因此，有必要探索一種新的預防性維護周期規劃方法，通過分析影響設備維護需求的條件并歸納為數學模型，從而標定調節設備維護周期的參數，使之更適應現代化的管理模式[7-8]。本研究首先歸納了若干影響設備故障率的因素，并將影響因素與設備既往故障率量化換算為計算系數，從而實現將預防性維護周期規劃公式化或依靠信息化管理系統實現半實時乃至實時的預防性維護周期規劃。

1 影響設備故障率的因素分析

本文通過總結工作經驗并查詢文獻，將影響設備故障率的因素歸納為設備使用年限、使用頻率、大修/更換主要配件情況及人為因素四種。其中，人為因素屬于設備使用培訓的一部分，也是實際設備管理中的一個重要問題，長遠來看可以將其納入年度計劃與預防性維護工作一起作為設備管理統籌的一部分，但畢竟不屬于預防性維護工作內容，在此略過不論。使用年限對于設備故障率的影響在一臺設備投入使用的前期并不明顯，幾年后逐漸發展為近似線性關系，使用愈久，部件老化愈嚴重，從而使得設備故障率愈高；但使用年限對于設備故障率的影響并非完全是線性的，還受到各種因素的干擾，比如更換設備主要配件可明顯降低設備故障率。使用頻率對于設備故障率的影響同樣是近乎線性的，使用頻率越高，設備的老化越快，故障越多；但我們在實際工作中發現，閑置過長時間的設備也會出現故障增多的情況，其原因包括長期缺電情況下蓄電模塊功能喪失、半導體元件性能下降、電容電解液失效、印制電路板PCB 引腳積塵銹蝕等，可以通過科室設備使用率考核、設備購置論證等工作預防以上情況的發生，但對于一些確實需要購買以防患于未然，而非特殊情況無需使用的設備，需要加強預防性維護工作，以有效降低故障發生率。

簡單來說，使用越久、越頻繁、近期故障越多的設備，其維護周期應越短；相反，新購置、使用率低、機身新配件比例高的設備，其維護周期越長。但需要注意的是，設備使用率低于某閾值后，其維護周期反而應適當縮短。

2 調節預防性維護周期的參數試標定

通過分析影響設備故障率的因素，我們得到了關于預防性維護周期規劃時應當考慮的幾個量，其中有正相關的量，也有負相關的量，這為實現預防性維護周期的調節提供了依據，將這些相關量量化為相應的系數，即可有效調整設備預防性維護周期的長度。設備類別、使用年限、使用率、故障率等參數向周期計算系數的轉化過程如下。

2.1 設備類別

常規的預防性維護周期包括半年、1年、2年等，故將基礎周期標定為T0=0.5年=183 d，由此引入設備類別系數n，生命支持類、急救類設備的類別系數n1=1，高值類設備類別系數n2=2，無需進行預防性維護或暫時不納入預防性維護范圍的設備類別系數n0=0，nx×T0即為設備的預防性維護基礎周期。

2.2 設備使用年限

2.3 設備使用率

2.4 設備故障率

設備預防性維護的目的是降低故障率，因此決定維護頻次的過程也必須參考設備過往的故障率。我們必須明確，設備的使用過程本質上是一個混沌系統，故障率無法為0，只能盡量被降低，達到可以被接受的范圍。為簡化計算，我們初步認為每月1次故障是相對健康的設備狀態，設設備的故障次數為P，6個月內每發生1次故障，則P的值+1，發現大修、更換重要零部件的情況再+1，由此初步標定設備故障率系數np=1+（P-6）/10 。

2.5 設備預防性維護周期

3 小結

本研究介紹了預防性維護工作中遇到的維護周期規劃的問題，并由此產生思考，嘗試通過建立數學模型的方式，將歸納出的制定預防性維護計劃時應當考慮的參數轉換為對應的系數，進而達到以公式計算設備預防性維護周期的目的。下一步，我們將通過研究證明系數標定的合理性，進而可借助計算機信息化系統的便利，半實時乃至全實時地實現設備預防性維護周期的調整。